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2023年 第卷 第12期 刊出日期:2023-12-20
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专题论坛
双煤层协同开采矿井防冲优化设计
孙振于 白金正 余波 卢安良 徐基根 武智东
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 190 )  
浏览量 190
针对双煤层协同开采矿井区域防冲优化设计问题,以纳林河矿区陶忽图煤矿具体工程条件为背景,分析得出矿井当前开采设计方案存在保护层选择不合理、开切眼或终采线外错、部分区域位于保护范围外、丢失三角煤、对矿井后期大巷保护煤柱的回收不利和矿井前期采掘过于集中等问题。针对上述问题,从冲击地压防治角度出发提出优先开采2-2煤层作为3-1煤保护层,对大巷布置、工作面布置等进行调整并给出了单翼和双翼双煤层协同开采优化设计方案,能有效避免矿井当前开采设计方案中存在的问题。基于矿井地质及开采技术条件,结合相关标准和规范,计算得出矿井双煤层协同开采合理错距和滞后距离:合理倾向错距为30m,走向错距为47m,3-1煤层工作面回采应滞后2-2煤层工作面1200m。
特厚煤层综放开采煤岩地面压裂双效弱化技术
开采研究院 薛吉胜
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
浏览量 0
针对坚硬顶板条件特厚煤层综放开采顶煤回收率的问题,本文以“两硬”煤层综放开采为现场实际条件,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,分析了顶板结构与顶煤受力状态的对应关系,揭示了顶煤空间破坏特征,评价了地面压裂双效弱化技术应用效果,结果表明:顶板结构根据顶煤受力状态将分为“组合短悬臂梁”+“铰接岩梁”混合承载结构、“组合短悬臂梁”单独承载结构、“铰接岩梁”单独承载结构,采取措施后,覆岩结构稳定性变差,覆岩破坏高度增大,厚层砂岩悬顶消失,超前支承压力峰值明显降低、顶煤完整性遭到破坏,弱化措施可以有效降低工作面回采期间厚层坚硬顶板引起的悬顶长度、应力集中程度及顶煤完整性,压裂影响区内,非来压期间,循环末阻力下降25.4%,来压期间循环阻力下降15.3%,地面压裂后覆岩分层破坏程度较高,坚硬厚层岩层薄层化,顶煤回收率得到了提高,比未经地面压裂弱化顶煤时顶煤的回收率增加了6.1%。
定向水平钻孔水力压裂技术在大巷保护中的应用
开采研究院 刘爱卿
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
浏览量 0
针对工作面回采过程中及收尾后大巷难以保持稳定的问题,为了改变传统卸压方式在卸压范围、卸压时间、卸压效果等方面存在的不足,提出利用定向水平钻孔水力压裂技术进行卸压,采用理论分析和数值计算相结合的方式分析了大巷高应力产生原因,揭示了定向水平钻孔水力压裂对于工作面高支承压力转移作用机理,得出:工作面末采期顶板的断裂、旋转、运移、垮落等剧烈活动是造成采区大巷围岩应力集聚的主要原因;在工作面终采线实施定向水平钻孔水力压裂能够消除工作面停采后顶板破断而产生的动压能量释放,同时能够使得垮落带岩层及时破断冒落充填采空区,改变悬臂结构,进而降低护巷煤柱应力,现场应用取得了良好的效果。
浏览量 1
冲击地压巷道支护参数确定一直困扰着工程设计设计人员,为实现冲击地压巷道支护参数的定量化设计确定,笔者提出了基于能量计算的冲击地压巷道支护参数设计确定方法,该方法主要包括巷道冲击危险性评估、震源参数确定、巷道围岩最大冲击动能确定和支护结构吸能量确定。首先,利用理论计算、数值模拟及实验室测试等方法确定出了13230工作面上巷的单位面积释放的冲击动能和位移势能为78.53kJ/m2,基于能量计算方法确定了13230工作面上巷的支护参数,三级支护系统吸能量为82.66kJ/m2,三级支护系统在井下进行了工业性试验,试验结果表明:锚杆(索)初始受力较低,随着围岩变形的增加,锚杆(索)受力逐步增加,然后保持稳定。在大能量冲击事件作用下,锚杆支护结构受力出现了一定的波动,但巷道变形量变形不大,三级支护系统有效控制了巷道在高冲击事件下的变形破坏,有效耗散的冲击动能。
基于机器学习的煤矿顶板矿压预警技术研究
开采研究院 卢振龙
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
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为解决现有煤矿顶板矿压预警技术可靠性低、准确性差、智能化不足的问题,研究了基于机器学习的工作面矿压预警指标分析方法,并分别采用了线性回归、系统聚类方法对液压支架循环内载荷以及周期来压步距进行分析,构建了顶板矿压分析预警模型,实现了工作面顶板灾害监测关键指标的自动分析和预测预警。现场应用结果表明,预警系统运行可靠性高、分析预警功能全且准确性高,在示范矿井进行顶板来压实际次数统计,其中预测准确次数不低于 90%。能够为煤矿顶板灾害防治提供重要支持。
井上下微震联合监测技术对震源高度误差的改善
开采研究院 王传朋
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 1 )  
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震源高度是煤矿微震监测的关键参数之一,在冲击地压与矿震监测和顶板破断监测等方面具有重要意义。对于近水平煤层,由于所有微震监测台站均位于同一个水平面内,导致震源高度定位误差较大,无法满足现场监测要求。首先从震源求解偏微分导数的角度,理论分析了水平煤层震源高度求解误差较大的机理,针对以上问题,提出了井上下微震联合监测技术的概念和实施方法,同时研究了地面台站的层状波速模型,利用爆破事件反演得出最佳P波波速。最后通过分析门克庆煤矿和大海则煤矿的井上下微震联合监测数据,证明了该项技术对震源高度求解误差具有较好的改进作用。
设计技术
浏览量 1
许多西部矿井为均衡生产效益面临浅埋煤层群多工作面协调开采难题,主要受限于工作面协调接续时空冲突关系复杂和矿压影响特征复杂。本文以山西河曲沙坪煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟的研究方法,对于既定二盘区内多煤层工作面开采的时序和空间布局进行了分析和优化。有效指导了二盘区内的工作面布置和接续。结果表明:(1)盘区尺度的数值模拟分析实现了不同开采方案的采动响应定量化分析,重复采动的覆岩结构决定着侧向采动影响角;(2)沙坪煤矿13104工作面需在9201和9202工作面开采后接续,对10201无明显影响;(3)协调开采时为保障综放工作面顺序接替,需采用切顶卸压沿空掘巷技术。给出的工作面时空协调接续方案指导了矿井工作面规划和采掘计划的制定,为相似条件矿井协调开采问题提供分析模型和参考案例。
房柱式采空区影响的浅埋深近距离煤层群开采技术
开采研究院 高超
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
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房柱式采煤方法对浅部煤层开采后,由于缺乏遗留煤柱尺寸的技术资料,影响着浅埋深近距离煤层群矿井的安全开采。文章基于韩家湾三盘区2-2煤层房采区地质采矿条件,开展了钻探勘察、三维激光扫描、物理力学性质测试、采空区积水探测、理论分析等研究工作。应用“采空区钻探+漏失量观测+空区积水探测+维激光扫描”技术得到三盘区2-2煤房柱式采空区精查区域的顶板裂隙发育程度低、顶板岩层较为完整、煤柱及房仓参数为采7m留8m的采煤方式、部分区域空区积水高度0.15~0.35m;基于实验室测试结果,应用相关理论对2-2煤现状下残留煤柱、1-2煤长壁工作面蹬空扰动2-2煤煤柱的稳定性计算分析。研究表明:三盘区2-2煤不同房柱式开采尺寸的残留煤柱现状下暂时稳定;1-2煤长壁工作面蹬空2-2煤房柱式空区开采的支承压力影响2-2煤残留煤柱不能保持稳定;“先采下组煤层,应用矿山压力对2-2煤残留煤柱破坏后,再实施上组煤蹬空扰动破坏后的房柱式采空区”的开采方案是技术可行的。
王洼煤矿供电系统改造设计
王森田
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
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供配电系统设计,利用合理方法进行负荷的统计和计算,可为煤矿供电系统电气设备、输电线路和继电保护装置的选择提供重要的依据,在保证供电安全的同时,可有效的支撑矿井供电系统的分析,帮助企业做好建设规划,避免重复投资和浪费等现象。本文以王洼煤矿供电系统改造工程设计为例,从基础资料收集、计算分析、矿井电源和变电站主接线方式的确定、设备选型及电缆选择等方面,分析矿井供电设计中的内容和常见问题,为其他工程设计提供经验。
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摘 要:煤矿立井在井口及井底处,常采用四角罐道的结构形式稳定提升容器。目前作用四角罐道的水平力计算方法尚未见报道。参考端罐道水平力计算方法,与实测的作用四角罐道水平力存在较大误差。基于此,本文对陕北某特大型煤矿立井四角罐道水平力进行了现场测试,采用一元线性回归分析模型,建立了煤矿立井四角罐道水平力计算方法。得到了提升容器作用四角罐道水平力与提升终端荷载的关系,获取了提升容器作用于四角罐道正面和侧面的水平力计算公式。该方法可为煤矿立井井口、井底金属支持结构受力分析和煤矿立井四角罐道设计参数研究提供依据。
《煤炭洗选企业信息化建设规范》标准解读
王成帅 周灵盈 王飞
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 1 )  
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煤炭洗选企业信息化建设工作是标准化管理工作的延伸,为后续煤炭洗选企业智能化建设奠定基础。现阶段煤炭洗选企业信息化建设工作存在基础工作薄弱、生产过程设备更新增加、管理系统冗杂和建设投资大等问题。2023年XX月,《煤炭洗选企业信息化建设规范》(DB 14/1724-2023)发布实施,针对此标准,详细解读了标准制定的背景、意义和过程以及制定的依据、建设要点, 便于洗选企业从业人员对标准的深一步理解,进而推动煤炭洗选企业信息化建设工作
施工技术
采动下深部高应力巷道围岩变形特征分析及支护对策
查文华 梁译文 许涛 王荣荣 程文博 刘小虎
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
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井巷工程是开采深部资源的咽喉工程,是连接地表和地下空间的物流通道。深部高应力巷道由于受到周围采空区、煤柱以及回采工作面的影响,往往处于极复杂的应力状态,呈现出各种变形破坏特征。以曲江煤矿-850m西大巷为研究对象,通过现场调研、锚杆锚索受力监测、围岩变形监测等分析回采期间巷道的变形破坏形态,将采动下深部高应力巷道围岩变形破坏分为后方持续(高压)变形区和前方扰动(动压)变形区;依据采动下不同区的破坏形态,提出在后方持续(高压)变形区实施“三锚”联合支护技术,前方扰动(动压)变形区实施抗让结合的支护理念。通过对修复段的观察分析表明所确定的分区联合支护方案是合理、有效的能确保采动下深部高应力巷道长期稳定。
高应力煤体小煤柱护巷围岩稳定性控制技术研究
开采研究院 于健浩
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 1 )  
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高应力环境临空小煤柱巷道面临围岩稳定性差,巷道维护难度大等问题,采用实验室实验、现场实验及工程实践等方法,以福达煤业15#煤层5m小煤柱应用现场为背景,针对影响小煤柱巷道围岩稳定性的关键因素,包括:地应力水平高、围岩稳定性差、煤柱内部遗留钻场空区等,提出了侧向水力压裂卸压、临空巷道围岩稳定性控制及煤柱内隐蔽钻场高水材料充填技术方案,并开展现场应用,结果表明:(1)水力压裂关键层位起裂压力峰值为26.5MPa,各孔最大压力均值22.3Mpa,孔内原生裂隙受高压水挤压作用逐渐张开,对顶板完整性的弱化作用显著;(2)基于巷道矿压数据分析结论,顶板锚杆应力峰值为108kN,帮锚杆应力峰值为86kN,均远低于锚杆的屈服载荷,未出现断锚现象。巷道两帮及顶板下沉量均在可控范围内,巷道收缩量较小,围岩整体稳定性得到有效控制;(3)隐蔽钻场充填高水材料总体积682.9m3,高于钻场空区总体积,每个充填钻孔均保证返浆后停止注浆,钻场充满率较高,残留1.5m煤柱稳定性较好,达到了预期效果。
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摘要:为了研究单侧工作面沿空留巷围岩变形破坏规律尤其是沿空留巷巷道复用的研究,以高河煤矿W2306、W2307工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟及工程实测相结合的研究方法,分别对W2306工作面单侧双留巷掘进、留巷、复用三个阶段围岩变形破坏规律进行了研究。研究结果表明:在掘进阶段围岩变形,应力变化基本以顶板中心为对称结构;留巷期间巷道存在着超前支承应力作用,留巷稳定性被破坏的程度最高,围岩发生的塑形变形最大;复用阶段留巷平衡遭受二次破坏,直到工作面后方一定距离逐渐减小消失。
浏览量 1
针对深部煤层瓦斯预抽而施工的地面瓦斯直井,在钻进过程中,需钻穿上部煤层的采空区,而穿采空区井段由于钻井液漏失易造成岩屑上返困难从而导致卡钻等复杂事故。为了快速、安全钻穿采空区,根据“上三带”中的垮落带、断裂带以及“下三带”中的底板导水破坏带高度计算公式,得到易发生钻井液漏失井段的深度,提出了优化后的四开井身结构和对应井段所采用的循环介质。在此基础上,结合沁水盆地寺河矿区地质条件,进行井身结构设计和循环介质性能设计,成功实施一口穿采空区瓦斯抽采直井。结果表明:一开、二开及四开井段采用水基钻井液体系以较小漏失量钻进,三开井段采用氮气循环介质钻进,能够实现一次性高效顺利穿越采空区,达到快速、安全完井的目的。
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为了最大限度的发挥走向长钻孔在瓦斯治理中的作用,分析总结了走向长钻孔群抽采卸压瓦斯的原理,利用理论分析、数值模拟、物理模拟等多种手段,对走向长钻孔群立体空间关键参数进行了总结研究,并根据工作面初次来压之前和正常生产期的瓦斯涌出、顶板覆岩和工程施工质量等实际情况,确定走向长钻孔群立体空间理论分布范围为:顶板以上为9~50m,回风巷内错为10~60m,钻场间距不大于500m,相邻钻场钻孔搭接距离不小于80m;在研究的基础上,进行了工程实践和工作面瓦斯治理效果考察,研究结果表明:1#钻场钻孔瓦斯抽采纯量为0.29m3/min~0.75m3/min;2#钻场钻孔瓦斯抽采纯量为0.38m3/min~1.42m3/min;上隅角瓦斯浓度最大为0.7%,回风流瓦斯浓度最大为0.56%,走向长钻孔群在立体空间的合理布置,保障了初次来压之前和正常生产期的工作面安全生产,同时实现了卸压瓦斯应抽尽抽的目的。
生产技术
综采面过区段集中煤柱矿压显现机理及顶板控制研究
罗文 贾士耀 马盟盟
2023, (12):  0-0. 
摘要 ( 0 )  
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本文以神东矿区复合煤层开采条件为研究对象,对采空区、区段煤柱下回采工作面矿压显现特殊规律进行深入研究,构建了区段煤柱下采煤工作面静载模型与动载模型;在静载模型中推导了上组煤与下组煤的应力解算方法;在动载模型中计算了因采动破坏、煤柱失稳导致上组煤基本顶岩块垮落所带来的附加载荷,分析了采煤工作面进出区段煤柱时对液压支架受力的影响规律。论文以神东某煤矿x工作面地质条件与采动条件建立了数值模拟模型,模拟采煤工作面进出煤柱时顶煤压力变化规律,经分析煤壁前方5~10米处顶板应力监测数据,得到出煤柱比进煤柱应力提高超10%以上的结论;该结论一方面验证了动载模型推导的合理性,另一方面也为动载模型中进出煤柱动载系数的选择提供依据。神东某煤矿x工作面对即将经过的B煤柱区采取水力压裂卸压措施进行岩层软化卸压处理,现场实测数据表明进出B煤柱其液压支架阻力由A煤柱区域的22333 kN减小至19616 kN,周期来压步距由21.7 m减小至18.28 m,有效缓解了进出区段煤柱其压力变化对液压支架支护状态的影响。本文的研究成果,对相同或相似条件下的煤层开采具有一定的参考借鉴作用。
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为了采用磨砂射流轴线切顶新技术完成扩面坚硬顶板的初次放顶,宽沟煤矿通过开展现场工业性试验确定了磨砂射流轴向切顶割缝、压裂关键技术参数,设计并开展了扩面磨砂射流轴向切顶初次放顶方案和工程,利用水压仪、钻孔窥视和出水现场观测等方法进行实施过程监控,利用微震监测、支架压力监测、煤体应力监测和顶板垮冒观测等方法进行回采过程的效果检验。研究结果表明,采用磨砂射流轴向切顶技术完成了预制300mm深、轴向300-500mm长的裂缝,压裂半径5m和10m的工业性试验,确定了割缝、压裂工艺的作用压力、作用时间、用砂量等主要关键技术参数;分析了I010206工作面扩面区域的初次放顶工程实施和回采两个过程的效果,孔内4段割缝、压裂曲线、孔内裂缝形态窥视结果、压裂出水证明了整个扩面顶板缝网导通,分析结果表明了该技术工程实施过程的有效性、可靠性;扩面后回采过程效果检验分析表明,采用磨砂射流轴向切顶进行顶板初次放顶同期垮冒情况基本达到了传统爆破初放切顶的效果,顶板对工作面煤壁的作用得到明显改善,工程实施过程使煤体发生2.9MPa的应力降,扩面回采期间,煤体应力集中程度得到显著改善,煤体应力未再形成应力集中,起到了良好的卸压效果,通过工程实践形成了宽沟坚硬顶板处理的新模式。
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多个矿区的深部沿空工作面发生冲击地压,造成矿井停产,治理难度大,煤柱留设的实际效果已成为影响这些矿井安全高效生产的重要问题。以鄂尔多斯地区深部开采为背景,在分析巨厚基岩地层结构、工作面大煤柱和沿空巷破坏等冲击地压发生特征的基础上,研究沿空侧向覆岩结构及荷载特征下冲击地压发生规律。根据实际条件,计算分析了侧向支承压力分布特征,数值模拟研究了工作面侧向支承压力分布及急增载破坏特征,得到小煤柱留设是减弱巨厚基岩地层下沿空工作面冲击危险的最优方案,并进行了实践,实现了石拉乌素煤矿小煤柱工作面的安全开采,结果可为类似条件工作面沿空开采提供借鉴。
基于IGWO-BPNN的露天矿卡车故障预测方法
张津鹏 李林 刘光伟 郭直清
2023, (12):  0-0. 
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大型卡车作为露天煤矿运输系统中的重要组成部分,卡车的有效利用不仅直接影响了工程的生产进度,而且对露天矿企业经济有着极大的影响。为有效解决露天矿中的卡车故障预测问题,提出了一种基于改进灰狼优化算法的BP神经网络模型用于预测露天矿卡车故障次数和卡车故障持续时间。该方法首先针对传统灰狼优化算法收敛性能和局部逃逸极值性能弱的不足,将Circle混沌映射、非线性更新机制和基于线性插值的种群更新方式相融合提出了改进的灰狼优化算法(IGWO)并通过6个基准函数与6种算法对比验证了IGWO算法的有效性;其次,利用IGWO算法具有的更佳的寻优性能找寻BP神经网络模型中的最优权值和阈值,提出了基于IGWO的BP神经网络模型(IGWO-BPNN);最后以宝日希勒露天煤矿的卡车故障数据为例,利用IGWO-BPNN模型对其进行了有效预测。实验结果表明:在同一实验条件下,相较于传统BP神经网络模型和基于传统GWO的BP神经网络模型,IGWO-BPNN算法具有更高的模型预测性能,且得到的模型预测结果不仅能有效为露天矿山企业科学制定卡车预防性检修计划,而且还能为智慧露天矿山建设提供科学有效的基础决策数据。
河曲露天煤矿首采区末期全留沟内排方案
张宇 罗科 马力 吕贵龙 马宁
2023, (12):  0-0. 
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针对研究河曲露天矿首采区向二采区转向的问题,提出了重新拉沟,缓帮留沟和扇形转向三种采区过渡方式,基于河曲露天矿开采现状,通过对三种采区接续方式的优缺点进行对比分析,最终确定采用缓帮留沟过渡方式,采用了全压帮内排开采和全留沟内排开采两种方式进行研究。本文从两种开采方式的综合效益出发,在综合考虑河曲露天煤矿二采区开采程序要求及留沟对内排运输系统、原煤运输系统、运距变化等影响的基础上,系统揭示各种压帮内排方式对剥采系统的综合影响规律,在全压帮与全留沟内排方案中寻求最佳的压帮内排开采程序,对不同开采方式的物料的二次剥离和运输成本等方面进行了计算,构建总费用模型,经技术经济比较,得出全压帮内排剥离物料对运输距离较小,同时内排空间能够完全释放,剥离物料不需要外排,能够实现完全内排,开采会导致二采区开采过程中与首采区接触的西端帮大量的二次剥离量,经济效益不佳,而全留沟内排开采二次剥离量较少,但是由于留沟的影响,使得内排空间无法完全释放,增加了剥离物料的转排费用,同时外排剥离物料需要征收大面积的土地,整体开采费用较高。综合对比两种开采方式,全留沟内排开采具有更好的经济效益,与全压帮内排开采相比更具优越性。
研究探讨
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科学认知煤层采后上覆岩层损伤破断特征是厘清覆岩井上下一体化联动规律及地表非连续变形的前提和基础。采用理论分析、相似模拟等手段并考虑分步开采引起的岩层损伤积累效应,开展上覆岩层损伤破断特征研究。结果表明,煤层上覆低位岩层因分步开采损伤积累效应,岩层悬空部分端部和中部的最大损伤点在推进方向上滞后最大拉应力点的距离分别约为0.3NL0和0.1NL0,低位岩层的初次破断将整体表现为偏“O-X”破断,通过自主研发的三维相似模拟试验平台进行了试验验证。煤层上覆岩层的首次分步暴露均会产生损伤积累效应,从而导致其发生非对称破坏,地表出现偏态下沉是上覆各岩层非对称破断共同叠加的结果。
锚杆不同护表构件支护应力场分布规律试验研究
开采研究院 石垚
2023, (12):  0-0. 
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针对煤矿井下锚杆支护系统中各护表构件与围岩相互作用关系缺乏定量性研究,以及锚杆支护设计方案中构件选型存在依据不充分等问题,采用自主研发的锚杆支护应力场测试试验台,测试了100kN预紧力时2根锚杆共同作用下,6种常用护表构件在围岩表面以及内部的支护应力的分布规律,且测试过程中在护表构件与围岩之间均铺设了金属网,以更贴合现场实际工况,并从应力扩散角度,给出了护表构件选型建议。研究结果表明:在围岩表面,锚杆尾部附近各会形成一个压应力集中区,压应力集中区又可分为核心区和边缘区,压应力核心区应力值大于200kPa,边缘区压应力值介于10-200kPa之间,相比于应力核心区,边缘区应力分布范围更易受构件类型影响;W钢护板、W形钢带、M形钢带和π形钢梁产生的10kPa应力可以将锚杆尾部附近的2个独立应力集中区连接起来,并形成一个具有一定宽度的连续条带,产生群锚效应;护表构件对10-200kPa的压应力在围岩表面和围岩内部的分布范围具有明显影响,但对大于200kPa的压应力和拉应力的分布范围影响较小;在距离围岩表面1m范围内,W形钢带、M形钢带、π形钢梁可以明显增加20-60kPa的应力的分布面积,但当距离超过1m时,20-60kPa的应力分布面积又要比托盘时有所降低;最后从支护应力扩散角度,对护表构件的应力扩散效果从优到劣进行了排序。研究结果可为煤矿锚杆支护系统中护表构件的选择和设计提供有价值的参考。
基于改进AHP法和熵权法耦合的淋涌水巷道顶板富水性评价
陈勇 范钢伟 殷聪 张东升 韩学森
2023, (12):  0-0. 
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淋涌水巷道顶板富水性分区是矿井支护设计的基础和前提。为了实现碱性淋涌水巷道条件下的富水性评价,本文选取了顶板松动圈范围、顶板裂隙发育程度、温度、湿度、pH值、淋水时间6个指标作为评价顶板富水性的主要指标。综合AHP(层次分析法)注重专家主观评价和熵权法注重数据绝对客观的特点,提出了将改进AHP和熵权法通过最小二乘法耦合的富水性指标权重计算方法。利用赵楼煤矿5305运输顺槽50组现场地质数据,进行了基于改进AHP法和熵权法耦合的淋涌水巷道顶板富水性评价,基于评价结果对赵楼煤矿5305运输顺槽强富水性区进行了支护设计,结果表明:针对富水顶板的支护设计能有效控制围岩松动圈发育以及顶板淋水状况,对全矿井和相似地质条件的东部煤矿具有借鉴意义。
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为研究煤样单轴压缩宏细观破裂特征的加载速率效应,对煤样进行了0.06、0.3及3 mm/min三种加载速率的单轴压缩试验,结合声发射及数值计算方法,分析了加载速率影响下煤样的力学性质、声发射特征、裂隙扩展与宏观破坏模式。研究结果表明,加载速率越高煤样的单轴抗压强度与峰值应变越大;累计振铃计数与声发射定位事件随加载速率增大不断减小;微观裂隙破坏由张拉破坏向剪切破坏过渡;宏观破坏模式由低加载速率的少量拉剪混合微裂纹破坏转变为高加载速率的单一贯穿的剪切裂纹破坏;数值模拟结果有效的支撑了室内试验结论,并揭示了煤样加载过程的破坏实质上是力链体系的失稳,峰值应力前,轴向应力的增加使得局部力链强度差异增大,强弱力链的断裂产生煤样的宏观破坏。
基于EDEM的衬板改型及提升筒速补偿低效能机理研究
何生成 王现文 刘 康 李戬 于磊 张朝磊
2023, (12):  0-0. 
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传统上应用于磨煤机的衬板会发生不可避免的磨损变形,这导致腔体内部磨介运动规律发生较大变化,使得破煤效率大大降低。本研究以某一火力发电厂内?4.04×5.54m磨煤机为研究对象,探究了不同腔型衬板磨损前后磨介运动的演变过程,以磨介流动状态、碰撞关系、破煤效率、衬板承受冲击能量等进行了衬板改型优化,同时采用调节筒速促进磨损衬板高效破煤的方式,探究了筒速变化带来的介质流动变化规律。结果表明改进后的衬板型腔使得破煤效率提高了21.7%,同时延长了衬板使用寿命。采用提高筒速补偿衬板磨损带来的破煤率低下是可行的,最大可使破煤率提升98.6%,也造成衬板法向、切向累计接触能量分别提高144.9%,54.9%,加速磨损衬板的淘汰,两种方式均可为提高煤料利用率和生产效益提供理论指导。
基于改进YOLO v4的煤矸石识别检测技术研究
崔斌 张坤 王振
2023, (12):  0-0. 
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煤矸石分拣对提高出井精煤率以及矸石回填避免污染环境具有重要意义,目标检测识别的皮带输送机煤矸石分拣系统,相对比传统的分拣方式,具有识别速度快、精度高、可靠性好等特点。基于此,提出了一种基于改进YOLO v4的煤矸石识别网络,引入Focal损失函数以应对样本识别难易不均衡好的问题,使用K-means++聚类算法优化初始锚定框,将PANet中的五次卷积操作替换为CSP结构,同时引入空洞卷积的金字塔结构,降低模型参数,实现模型的轻量化,增加了一条跨连接边构成BiFPN结构,提高对中等目标的检测能力,得到My-YOLO v4目标检测模型。本次实验通过采集现场煤和矸石混合样本,使用相关实验设备对所提出的My-YOLO v4识别检测方法与SSD、YOLO v3、YOLO v4三种检测方法进行实验对比分析。实验结果表明, My-YOLO v4检测算法在测试集上检测煤与煤矸石混合的mAP值为98.14%,FPS为28.3帧/秒,相较于SSD、YOLO v3检测算法识别精度分别提高了5.41%、2.87%,相较于YOLO v4目标检测模型识别速度提高了7.7帧/秒,通过对比分析实验数据验证了My-YOLO v4目标检测模型整体性能的有效提高。所提出的煤矸石识别检测技术将先进的目标检测算法技术运用到煤矿井下主运输系统煤矸石分拣中,能够大大提高精煤率,减少矸石上井对生态环境的污染,能够促进绿色矿山和智能化煤矿的发展。
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原位改性采矿技术是未来矿业技术发展的重大方向之一。本文将煤炭超临界水处理技术和原位改性采矿技术相结合,研究了Φ25mm×50mm的寺河矿无烟煤在三轴应力超临界水环境下的渗流及变形特性。研究结果表明,在365℃、400℃和435℃的亚临界和超临界水注水条件下,无烟煤的渗透率分别比原煤下降了56.75%、96.93%和94.99%,整体渗透率的变化趋势为先快速降低再略微升高;实验初期无烟煤的渗流通道在会逐渐闭合,在持续注热一段时间后,渗流现象会再次恢复,恢复时间约43.5h、24.54h和19.81h;渗流恢复同时伴随剧烈的轴向压缩变形,试验温度越高,最终轴向压缩应变越大,约为0.06、0.11和0.16。
统计过程控制分析在干粉气化炉新煤种试烧 中的应用研究
严巍 王潇 王军委 刘臻 彭宝仔
2023, (12):  0-0. 
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因气化原煤本身的不均匀性,干煤粉气化炉在操作过程中不可避免地存在某些工艺参数波动,进而对气化炉稳定性产生较大影响。本文选择受控率和影响粉煤加压气化过程稳定性的主要工艺参数,对某厂干粉气化炉气化过程进行统计过程控制分析,定量评估神优3煤新煤种在四台干粉气化炉试烧过程中运行的稳定性。研究表明,气化过程主要工艺参数的受控率均在95%以上,四台干粉气化炉整体运行稳定性较好。为进一步提升气化运行稳定性,建议调整气化炉压力和有效气含量的控制范围,改进煤粉流量和甲烷含量的分析测量精度,优化气化炉结构。统计过程控制分析方法可以较好地发现干粉气化炉在气化过程中关键工艺参数的波动,从而对气化炉生产过程提供指导作用。
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河南省因资源枯竭、非法开采、经营不当以及国家去产能政策等导致大量煤矿关闭/废弃,形成了大量的井筒、巷道、硐室和采空区等地下空间,为城市地下空间合理开发利用提供了基础条件。本文基于河南省煤矿统计数据和矿井地面数据、井下调研数据,采用比例系数法和采空区模型计算法对河南省煤矿井巷和采空区可利用地下空间进行了估算,获得井巷地下可利用空间5 265.97万 m3,采空区可利用地下空间180 255.21万 m3,空间上主要分布在全省的中部和西部城市。并对空间资源量超过10 000 m3的典型煤矿城市郑州市、平顶山市、三门峡市、鹤壁市和洛阳市提出了综合开发利用建议。
煤炭企业科技项目经费管理优化策略研究
任泽 许相东 施颖 胡心如
2023, (12):  0-0. 
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为了健全与完善煤炭企业科技项目经费预决算管理体系,提高科研经费利用效率,促进重大科技成果产出,增强企业科技创新能力。选择S煤炭企业2012-2022年期间立项并结题验收科技项目的预算、决算数据,采取描述性统计、区间分布等方法对项目预决算差异的整体特征、结构特征及原因进行分析,从预算编制、审查、执行与督查和决算管理四个方面提出了有效可行的煤炭企业科技项目经费管理优化策略,以期为煤炭企业科技项目经费预决算精细化管理转型提供借鉴。
关于煤炭与新能源融合发展的思考
张少峰
2023, (12):  0-0. 
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协同推进降碳、减污、扩绿、增长,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展,是做好碳达峰碳中和工作的明确要求,也是实现“双碳”目标的战略路径和重点任务。我国富煤贫油少气的能源资源禀赋,决定了在协同推进降碳、减污、扩绿、增长中,必须坚持先立后破、稳妥有序的原则,一手抓好煤炭清洁高效利用,一手促进新能源与清洁能源发展,持续推动煤炭和新能源优化组合、融合发展,确保安全降碳。
装备技术
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通过研究X射线和激光三维重构技术研发了一种矿用钢丝绳芯输送带智能无损探伤监测系统,通过卷积神经网络、点云数据三维重构和数据调度算法进行数据分析处理,对钢丝绳芯输送带内部及外部的失效特征检测预警、外部磨损区域的框选面积及磨损体积计算和钢丝绳芯断丝、抽头、扭曲、接头长度变化等失效特征故障诊断进行了实验验证,结果表明该系统根据钢丝绳芯输送带数字化检测数据分析,可准确判断输送带的故障点并发出预警。
预制割缝作用下TBM滚刀切削速度对岩石破岩性能影响规律
张钦 宋瑞峰 李爱军 徐彬彬 孟亚周 蒋国华 高冬冬 李洪盛 周方跃 姬会福
2023, (12):  0-0. 
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为提高硬岩巷道掘进过程中滚刀破岩性能,开展了预制割缝作用下TBM滚刀切削速度对岩石破岩性能影响规律实验研究。为消除割缝深度分布的不均匀性对结果带来的不确定性影响,在以预制的规则割缝替代磨料射流切割过程的基础上,结合滚刀切削载荷、比能及温度指标,从多维度研究了割缝深度及其相对滚刀横向距离对岩石破岩性能的影响规律,分析了滚刀切削速度对滚刀载荷及温度的影响规律,并探究了滚刀切削速度与割缝深度及其相对滚刀横向距离间的相互作用关系,获得了割缝参数在匹配安装半径较大滚刀期间的调整方向。研究结果表明,在切削速度由1.0 m/min依次增加至3.0 m/min过程中,滚刀载荷分别增大了15.04%、43.83%、89.79%、161.84%,滚刀最高温度分别升高了30.01%、87.51%、121.26%、134.55%,推荐的切削速度优选范围为1.0~1.5 m/min。而若需要同时兼顾滚刀破岩效率,则切削速度亦可放宽至2.0 m/min,但滚刀切削比能将由此相对增大19.51%。
大倾角薄煤层综采关键技术研究与实践
卓军
摘要 ( 844 ) PDF (0KB) (225)
录用日期:2017-08-24
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